SVEUILITE U ZAGREBU

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

TRAMVAJSEMINARSKI RADZagreb, studeni 2013.

SVEUILITE U ZAGREBU

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTISEMINARSKI RADTRAMVAJ

Mentor: doc. dr. sc. Marijan RajsmanStudent: Juro okevi, 0036446297

Zagreb, studeni 2013.

SADRAJ21. UVOD

32. TRAMVAJ

43. TEHNIKE EKSPLOTACIJSKE ZNAAJKE

74.KONICE

74.KONICE

84.1.ELJUSNA KONICA

94.2. DISK KONICA

104.3. TRANIKA KONICA

115. POGON TRAMVAJA

156. UPRAVLJANJE TRAMVAJEM

166.1. Izravno upravljanje

176.2. Neizravno upravljanje

186.3. Servo upravljanje

196.4. Automatsko beskontaktno upravljanje

207. tramvaj u Zagrebu

228. ZAKLJUAK

23POPIS SLIKA

24LITERATURA

1. UVOD

Elektrina vozila uglavnom ne isputaju ispune plinove, ne stvaraju buku, imaju bolji stupanj djelovanja i bolja vozna svojstva od vozila pogonjenih motorom s unutarnjim izgaranjem jednake snage, pa su njihove prednosti znatne. Ipak, zbog ograniene autonomnosti uzrokovane tehnikim potekoama vezanim uz dobavu elektrine energije, ta su vozila iroku primjenu zasad nala u javnom prometu (eljeznica, tramvaj i trolejbus) te za sporadine sluajeve autonomnoga teretnoga i osobnoga prijevoza kao to je prijevoz manjih tereta unutar tvornikih pogona. Vrijedi spomenuti i druga elektrina vozila koja se rabe, tu su akumulatorska elektrokolica, u rudnicima akumulatorske i trolejlokomotive, na eljeznikim kolodvorima manevarske lokomotive, u gradskim jezgrama i podrujima zatiena okolia, elektrobusi, elektrotaksiji i elektrini bicikli, motocikli. U posljednje doba intenzivno se radi na razvoju i postupnom uvoenju elektrinih osobnih automobila, pa se vjeruje kako e oni u budunosti preuzeti znatan dio automobilskoga trita. Nekonvencionalna vozila, kao npr. pruna lebdea vozila pogonjena linearnim elektromotorima, tek su u poetnoj fazi primjene. Prema nainu dobave elektrine energije razlikuju se nezavisna i zavisna elektrina vozila

Nezavisna elektrina vozila crpu elektrinu energiju za pogon elektromotora iz izvora ugraenog u samom vozilu. Kod akumulatorskih vozila elektrina je energija pohranjena u akumulatoru

Zavisna elektrina vozila preuzimaju elektrinu energiju iz elektroenergetske mree preko kontaktnoga voda i pantografa koji po njemu klizi (elektrina lokomotiva, tramvaj, trolejbus) ili s pomou posebne tranice (podzemna eljeznica). Tehnike i ekonomske prednosti elektrinoga pogona osobito su uoljive u eljeznikom prometu. Spram parnog i dizelskog pogona istie se pouzdanou, veom instaliranom snagom po osovini, prijevoznom i propusnom moi pruga, a manjim utrokom energije, trokovima iskoritavanja i tetnim utjecajem na okoli. Bolji su takoer i higijenskotehniki uvjeti rada osoblja. Zbog velikih investicijskih ulaganja u elektrifikaciju eljeznica, navedene prednosti dolaze do izraaja kod veih gustoa prometa.

2. TRAMVAJDefinicija tramvaja govori da je to elektrino vozilo za prijevoz putnika u javnom gradskom prometu. Napajanje tramvaja elektrinom energijom se obavlja iz kontaktne mree pomou krovnog oduzimaa struje te zatvara strujni krug preko tranica po kojima se kree. Tranice tako slue i kao povrati vod. Krovni oduzima struje, pantograf, svojom zglobnom izvedbom i djelovanjem opruga omoguuje stalnu kliznu vezu s kontaktnom mreom u svim doputenim pozicijama. Karakteristike struje u kontaktnoj mrei su : istosmjerna struja napona 600V ponegdje i s 750V. Tranice kojima se kreu tramvaju se mogu izvoditi u dvije kolosijene irine: metarski (1000 mm) i normalni (1435 mm). irina kolosijeka utjee na konstrukciju i dimenzije voznog stroja (osovina i okretna postolja) te dimenzije sanduka karoserije i broj mjesta za putnike po jedinici duine. irina kolosijeka takoer utjee i na stabilnost samog vozila i mirnou kretanja tramvaja.

U novije vrijeme izvode se univerzalna elektrina vozila za eljezniki i gradski promet, te je potreba u tom sluaju da irine kolosjeka budu jednake.

Slika 1. Travmaj, Prilagodio: autor3. TEHNIKE EKSPLOTACIJSKE ZNAAJKEOvisno o izvedbi tramvaja znaajke se mogu odrediti prema :

karoserijskoj izvedbi

duini tramvaja

broj putnikih mjesta

broj osovina tramvaja

Slika 2. Prikaz izvedbe travmajskih kola[1] Prilagodio: autor

Kako prikazano izvedba tramvaja moe se kretati od jednostavnih dvoosovinskih kola,za vrstim postoljem, pa sve do primjene viedjelnih. Dvoosovinski tramvaji su dasad vec trebali biti izbaeni iz upotrebe. Njihov veliki nedostatak jest veliki kut alfa (Slika 2) naleta prednjeg kotaa koji izaziva veliko trenje,troenje i samim time otean prolaz kroz zavoj. Problem prolaza kroz zavoj uspijeno se rijea okretnim postoljem. Ono omoguuje laki prolazak vozila zavojem smanjujui trenje i troenja izmeu grebena kotaa i glave tranice. To se postie smanjenim razmakom izmeu osovina u okretnom postolju zbog ega se osovine u zavoju postavljaju gotovo radijalno. Vozila sa okretnim postoljem stabilnija su na pruzi, a kretanje im je mirnije i tie. Ugradnjom okretnog postolja poveava se broj osovina na vozilu te time poveati, duinu i nosivost odnosno broj putnikih mjesta. Posebno se istie oblik karoserije pod oznakom G, koja predstavlja druga specifina rijeenja koja se izvode u novije vrijeme. Specifino za njih je da se vrste osovine ugrauju na zglobovima kola te time omoguuje sputanje poda tramvaja.

Slika 3. Prikaz usporedbe kuta nailaska kotaa i tranice[1] Prilagodio: autor

Ovisno o eksplotacijskim znaajkama tramvaja,vrsti linije kojom vozi, predvienom broju putnika, duljina relacije kojom vozi i tarife odabire se odgovarajui model tramvaja.

Radi iskoristivosti putnikog prostora 20 do 30 % prostora se odvaja za sjedea mjesta to ostavlja vie prostora za stajaa mjesta koja zauzimaju 0,17 do 0,25 m2, to je etiri do est osoba po metru kvadratnom.

irina karoserije tramvaja najee iznosi od 2100 do 2200 mm ili od 2350 do 2650 mm, a visina krova se nalazi na 3050 do 3365mm iznad ruba tranica. Masa tramvaja ovisi o povrini putnikog prostora to omoguuje usporeivanje razliitih izvedbi. Tako najea masa tramvaja se kree:

-od 600-750kg/m2 za starije konstrukcije

-od 480 do 550 kg/m2 za etveroosovinske konstrukcije

-od 400 do 470 kg/m2 za zglobne i suvremene kontrukcije tramvaja

Pokretanje tramvaje sa vri preko vunih motora koji se napajaju iz kontaktne mree. Vuni motori se ugrauju u vuna kola. Broj motora se kree od dva do osam komada ovisno o izvedbi tramvaja. Snaga motora je odreena maksimalnom brzinom i brzinom ubrzanja koje je potrebno postizati.Tako jedna vuna kola mogu biti opremljena motorima snage od 100 do 500 kW. Prema maksimalnoj brzini tramvaji se dijele u tri grupe

Do 60 km/h

Do 80 km/h

Do 100 km/h

Ovisno o najveoj brzini te omjeru instalirane snage i mase, ubrzanje tramvaja je zadano izrazom [0,65(vmax]. Najvea ubrzanja od pokretanja do najvee brzine:

do 0,75 m/s2- za tramvaje s izravnom komandom

do 1,1 m/s2- za tramvaje sa servokomandom

do 1,35 m/s2- za tramvaje s automatskom regulacijom ubrzanja.

Za takva ubrzanja zahtijeva se snaga od tri do etiri i pol kW/t za tramvaje starije konstrukcije, te est do osam i pol kW/t za suvremene tramvaje. Instaliranom vunom snagom, koja ovisi o odnosu prijenosa izmeu elektromotora i pogonskih kotaa,te o promjeru kotaa, ostvaruje se vuna sila izmeu pogonskih kotaa i tranica. Kako za pokretanje i ubrzanje tramvaja vuni motori se koriste i za koenje na nain da se elektromotori preskoje u generatorski rad. Tim nainom rada kinetiku energiju gibanja pretvara u elektrinu i pritome usporava tramvaj i koi. Meutim pri malim brzinama taj nain je ne efikasan te je potrebno koristiti pneumatske i elektromagnetske tranike konice.

Usporenja pri koenju kreu se u sljedeim granicama:

1,1 ( 1,45 m/s2 - pri koenju s osovinskim konicama

1,8 ( 2,7 m/s2 - pri koenju s elektromagnetskim tranikim konicama.

4.KONICE

Tramvaju se goriste u gradskom javnom prijevozu gdje je esto zaustavljanje neizbjeno. Kako bi se omoguilo njihovo sigurno kretanje u prometu, i radi ostalih sudionika, izuzetno je bitno da element koji se koristi pri usporavanju i zaustavljanju bude vie nego zadovoljavajui. Da se povea stupanj sigurnosti,ali i iskoristivosi tramvaj koristi vie tipova konica. Osnova podjela konica je na pogonske i tarne konice.

Pogonske konice su elektrine konice koje se izvode s povratom energije u elektrinu mreu. Redovito se upotrebljavaju pri svakome koenju. Elektrine konice su elektromotori u reverznom nainu rada,tj. koriste se kao generatori. I korisne su pri veim brzinama.

Tarne konice nadopunjuje elektrine pri malim brzinama i omoguuju zaustavljanje na vrijeme.dijelimo ih na : eljusne konice

disk konice

tranike konice

4.1.ELJUSNA KONICAeljusna konica je tarna konica u kojoj se uinak koenja postie radijalnim pritiskanjem kone eljusti na rotirajui koni bubanj. Ukljuuju s pomou opruga, pneumatski, hidraulino, utezima, nonim i runim djelovanjem na poluje preko kojega se eljusti tlae na rotirajui dio konice. Koriste se kada je nemogua primjena disk konica.

Nedostatak eljusnih konica jest to zagrijavaju kota,a toplina je nepovoljna zbog gumenih dijelova koji se ugrauju blizu kotaa.Koeficijent trenja je relativno mali i prilokom koenja se stavara pojaana buka,zbog ega se izbjegavaju gdje nisu potrebne.[1]

Slika 4.Shematski prikaz eljusne konice[2] Prilagodio: autor

4.2. DISK KONICA

Trenutno predstavljaju najpovoljnije rieeje tarnih konica.Ukoliko prostor neograniava njihovu primjenu one se uvjek ugrauju. Disk konica se smjeta na osovinu kolnog sloga, u iznimnim sluajevima ugrauje se na kardansko vratilo.

Disk konice imaju znatne prednosti u odnosu na eljusne konice. To su:- velika sila koenja- praktino konstantan koeficijent trenja u ovisnosti o brzini vonje- koenje je beumno- ne troe se i ne oteuju kotai.Osnovni nedostatak disk konica je vea cijena koja proizlazi iz ugradnje diskova i protukliznog ureaja. Protuklizni ureaj potreban je za sprjeavanje blokiranja kotaa do kojega moe doi pri odreenim uvjetima optereenja i stanja dodirnih povrina izmeu kotaa i tranica. Blokiranje kotaa je nepoeljno zbog smanjenja sile koenja i stvaranja plosnatih mjesta na kotaima zbog troenja.

Slika 5.Shematski prikaz disk konice[2] Prilagodio: autor4.3. TRANIKA KONICATranike konice su izvedene tako da izazivaju trenje o povrinu samih tranica. Koriste se za poveeanje slie konja kada je to potrebno. Najee se upotrebljavaju u sluajevima naglog zaustavljanja ili koenja u sluaju opasnosti. Zbog svoje izvedbe tranike konice mogu ostavriti samo dodato usporenje od 1.5 m/s2, to znai da bi kod velikih brzina dolo do produljenja zaustavog puta te se koriste u kombinaciji s drugim konicama. Aktiviranje konice se postie dovoenjem struje u namot elektromagneta, te tada elektromagnet pod uzbudom privlai tarnu podlogu na tranicu. Zbog naina djelovanja jo se nazivaju elektromagnetske konice.

Slika 6.Prikaz tranike konice Prilagodio: autor

5. POGON TRAMVAJATramvaji svoje kretanje ostvaruju pomou elektromotora. Struja za elektro motore vue se iz kontaktne mree. Napon u mrei 600 ili 750 V i instalirana snaga ide i preko 3 kW. Vua tramvaja se moe osigurati razliitim izvedbama pogona. Razlikujemo izvedbu s otpornikom regulacijom, izvedbu s tiristorima, te tiristori u kombinaciji s trofaznim asikronim motorima.

Izvedba s otornikom regulacijom (Slika 7) je klasini rijeenje vue i regulacije, te se nalazi u tramvajima starije konstrukcije. Struja iz kontaktne mree(KM) skida se pantografom(P) i vodi putem glavnog prekidaa(GP),kontrolera(Ko),vanjskog otpornika(Rv) sve kroz armaturni(M) i uzbudni namot motora(UN).eljena kvaliteta vue se dobiva odreenom kombinacijom omjera otpora vanjskog otpora(Rv).

Slika 7. Prikaz sheme veze osnovnih pogonskih sklopova tramvaja[1] Prilagodio: autorBitno kvalitetniji nain regulacije pri vui i koenju pokazao se upotrebom pogona u izvedbi s tiristorima.Struja istim putem dolazi preko glavnog prekidaa(GP) na blok tiristora(Ti) i zatvara strujni krug preko motora (M)(UN). Tiristorski blok slui za regulaciju prosjenog napona napajanja vunog motora.Ovakav nain izvedbe pogona omoguuje konstantnu promjenu napona napajanja.Vuna i kona sila se na taj nain mogu kontrolirati tako da budu veoma blizu sile adhezije.Time dobijamo vee brzine i veu udobnost putnika u tramvaju.

Slika 8. Prikaz sheme veze osnovnih pogonskih sklopova tramvaja s tiristorskom regulacijom [1] Prilagodio: autorJedno od suvremenih rijeenja dananjice u izvedbi pogona jeste upotreba trofaznih asikronih motora.Predosti trofaznih asikronih motora u odnosu na istosmjerne su:-manje dimenzije i masa po jedinici snage

-bolje karakteristike prilagoavanja vune sile adheziji

-jednostavna konstrukcija,nema kontrolera,elektrine veze statora i rotora,manji troskovi odravanja.

Slika 9. Prikaz sheme pogona s trofaznim motorima [1] Prilagodio: autorTrofazni motori(M) u vunom nainu rada napajaju se strujom izmjenine frekfencije i napona.Izmjenia struje se postie izmjenjivaem struje. Brzina vonje se regulira promjenom frekfencije izmjenine struje.Smjer vonje se mijenja promjenom redislijeda faza na motoru. U Konom nainu rada motori rade kao generatori,koji trofaznu izmjeninu pretvaraju u istosmjernu koja se kao takva moe vraati u kontaktnu mreu preko otpornika(Rk) to se regulira tiristorskim blokom(Tk).Pretvara glavnog pogona PGP-130 zajedno s asinkronim vunim motorima i centralnim upravljakim ureajem DIRT /TMK 2200 slui za pogon niskopodnog tramvaja TMK 2200. Moe se koristiti i za glavni pogon drugih sredstava urbanog transporta.Osnovne karakteristike pretvaraa:

Mogunost vraanja energije u mreu kod koenja

Realizacija u IGBT tehnologiji s visokom sklopnom frekvencijom

Prijenos upravljakih signala na pobudne stupnjeve tranzistora svjetlovodima

Primjena vieprocesorskog sustava upravljanja

Koritenje digitalnog signalnog procesora (DSP) za realizaciju algoritma vektorske regulacije asinkronog stroja i upravljanje koionim operima

Sekvencijsko upravljanje

Sustav nadzora i dijagnostike

Jednostavno servisiranje i odravanjeHlaenje samog pretvaraa se obalja prislinim usmjeravanjem zraka.

Slika 10. Pretvara glavnog pogona PGP-130 [3]

6. UPRAVLJANJE TRAMVAJEMU samim poataka tramvaja upravljanje je vrio voza, na nain da je usmjeravao konja kada treba stati,skrenuti ili krenuti.Dolaskom u elekrino doba mnogo je toga promijenilo,osim da i dalje voza je runo kontrolirao prema svojoj procjeni rad tramvaja,pomoi takozvane poluge. S dananjom tehnologijom sve je uvelike olakano. Voza je i dalje potreban za upravljanje no sve se svodi na koritenje nekoliko tipki kojima kontrolira cijeli procesUpravljako mjesto vozaa se izvodi tako da komande za vuu i elekrino koenje su smjetene za upravljanje lijevom rukom, a koenje zranom konicom pomou desne ruke. U sluajevima gdje su konice usklaene sve se postavlja za liejvu ruku.

Upravljanje tramvajem moe biti izvedeno na sljedee naine:

1. Izravno upravljanje

2. Neizravno upravljanje

3. Servo upravljanje

4. Automatsko beskontaktno upravljanje6.1. Izravno upravljanje

Na ovaj nain upravljanja tramvaja napon se preko glavon prekidaa (GP) dovodi izravno na kontroler(Ko) koji moze izravno ili preko vanjskog otornika dovodi napon na vune motore(M). Na komandnoj ploi se nalazi ruica za upravljanje vuom i elektrinim koenjem(V-EK) i ruica za odreivanje smjera vonje(IS).

Slika 11. Prikaz izravnog upravljanja[1]6.2. Neizravno upravljanje

Sam naziv govori da postoji posrednik u spoju izmeu kotrolera(UKo) i motora(M). Sada se napos s GP dovodi na sklop za regulaciju vanjskog otora(SR) i spoj za kombinaciju sprege motora(KSM) i valjka za isbor smjera vonje(VIS). Upravljaki kontroler u ovom sluaju korisi se niskim naponom (NN) iz akumulatora.

Slika 12. Prikaz neizravnog upravljanja[1] Izradio i prilagodio: autor

Neizravni nain upravljanje ima moge prednosti:

-upravljanje je lake, potrebna je manja sila za pokretanje ruica

-sama izvedba kontrolera je manje teine i dimenzija

-prua mogunost upravljanja vie motora

Povoljni je za primjenu automatske regulacije

6.3. Servo upravljanje

Servo upravljanje smatramo naprednim oblikom neizravnog upravljanja. Ono omoguuje upravnjanje vuom i koenje pomou regulacije poloaja ruice (VEK). Visoki napon se dovodi na motore preko bloka sklopova i vanjskog otora(Rv).Kombinacijom spoja za kombinaciju sprege motora(KSM) i slabljenje uzbude (SU) promjenu na vanjskom otporu (Rv) vri servo motor(SM) uz pomo regulacijskog ureanja(RU). Servo motor, ureaj za regulaciju i upravljaki kontroler se napara iz akumulatora naponom 24-36 V.

Slika 13. Prikaz upravljanja pomou servo ureaja[1] Izradio i prilagodio: autor

6.4. Automatsko beskontaktno upravljanje

Ovaj nain predstavnja najsuvremeniji nain upravljanja danas. Jednostavnim postavljanjem ruice(V-EK) voza upravlja vuom i koenjem tramvaja.Poloaj ruice odreuje potrebnu struju vunih motora. U sklopu (Ip-s) se usporeuju trenutna vrijednost i potrebna vrijednost struja u strujnim krugovima motora. Razlika te dvije varijable se prenosi na upravljaki ureaj(RU). Regulacijsku ureaj takoer prima informaciju o optereenjima osovina, informaciju u potrebnoj brzini te jo moge informacije poput koliine proklizavanja i sl.Sve informacije objedinjene u regulacijskom ureaju rezultiraju upravljakom veliinom koja preko upravljaa tiristorom(Uti) djeluje na tiristorski blok(Ti) za regulaciju brzine. Isti princip se koristi i pri koenju tj. zaustavljanju tramvaja.

Slika 14. Prikaz automatskog beskontaktong upravljanja[1] Izradio i prilagodio: autor7. tramvaj u ZagrebuDanas glavnim hrvatskim gradom su zastupljena 4 tipa pogonskih vozila u tramvajskom prometu. Najstariji meu njima je T4B4 ekog podrijetla koji prometuje od 80-tih godina Zagrebom. Putnicima poznat u zimskim vremenima po izrazito ugrijanima sjedalima. Uz njega od 90-tih godina prometuje i njegov sunarodnjak tramvaj KT4. Osvjeenje u tramvajskom prometu donosi tramvaj domae proizvodnje TMK 2100 (Slika 15). TMK 2100 predstavlja pretau niskopodnih tramvaja u Zagrebu. Njega naslijeuje TMK 2200 (Slika 16) koji s 70 vozila ini najveu udio mau tramvajima to danas prometuju Zagrebom. Slika 15: Tramvajsko vozilo TMK 2100

TMK 2200 je stopostotni niskopodni tramvaj s visinom ulaza od samo 30 centimetara. Putniki prostoj je u potpunosti klimatiziran to uz ergonomska sjedala i hidraulkim ovjesom u kombinaciji omoguuje udobnu vonju. Postie maksimalnu brzinu od 70 kilometara na sat uz koritenje pretvaraa pogona PGP 130 i 2 trofazna asikrona motora snage 85 kW. Upravljanje se vri preko mikroprocesora. Za kontrolu kretanja se koristi s trvi konice :hidraulina, elektrina i tranika za sluaje nude.[4] Slika 16: Niskopodni tramvaj TMK 2200 [6]8. ZAKLJUAKU razradi seminarskog rada se razraivala sama tematika tramvaja kakv on jest u svojoj prirodi.Tramvaj se kao takav danas koristi ili se donaedavno koristio.Navedenio su primjeri kakvi su se koristili u poetku postanka tramvaskih kola pa sve do suvremenih primreja koji se koriste u dananjem prometu.Primjetno je da se tei usavravanju tramvaja koa jednog rentabilnog vida prometa u javnog gradskom prijevozu. eli se postii optimiziranje od samog prostora kojim se koriste putnici,to bolje iskoristivost prostora kako bi tramvaj mogao zaraditi sam sebe, pa sve do koritenja novih tehnologija kako bi se utedjelo na trokovima odravanja i samog koritenja.

Zamiljajui budunos uz ljudsku inovaciju i matu mozemo slobodno zamiljati stvari u realnom ivotu kakve smo danas mogli vidjeti samo na filmskom platnu.Kada od konjske vue do danas smo doli do tramvaja koji se jedva uju pri kretanju,zato stati tu ?POPIS SLIKABroj slikeNaziv slikeStranica

1.Travmaj3

2.Prikaz izvedbe travmajskih kola4

3.Prikaz usporedbe kuta nailaska kotaa i tranice5

4.Shematski prikaz eljusne konice8

5.Shematski prikaz disk konice9

6.Prikaz tranike konice10

7Prikaz sheme veze osnovnih pogonskih sklopova tramvaja11

8.Prikaz sheme veze osnovnih pogonskih sklopova tramvaja s tiristoskom regulacijom12

9.

10.Prikaz sheme pogona s trofaznim motorimaPretvara glavnog pogona PGP-1301314

11.Prikaz izravnog upravljanja16

12.Prikaz neizravnog upravljanja17

13.Prikaz upravljanja pomou servo ureaja18

14.

15.

16.Prikazautomatskog beskontaktong upravljanja Tramvajsko vozilo TMK 2100

Tramvaj TMK 22001920

21

LITERATURA

1. Zavada J.: Prijevozna sredstva, Fakultet prometnih znanosti, Zagreb, 2000.2. http://www.prometna-zona.com/zeljeznicki-tehnologija-004kocnice.php ,(listopad 2013.)3. http://www.koncar-inem.hr/ prosinac 2013.4. http://www.koncar-kev.hr/, prosinac 2013.

5. http://en.wikipedia.org/wiki/CROTRAM, prosinac 2013

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/TMK_2200, prosinac 2013.

Zavada J.: Prijevozna sredstva, Fakultet prometnih znanosti, Zagreb, 2000.,str. 163.